JP2012172565A - ポンプ及びヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車の羽根の有効長さを長くしてポンプ効率を向上し、また磁気吸引力によって軸受けを吸引し、吸入から吐出への還流を防止する。
【解決手段】ポンプ１１０は、液体の吸入方向Ｘと吐出方向Ｙが略直交する。ポンプ１１０は、軸２７と、軸２７を中心に回転する円盤形状の羽根車２５であって、吸入方向Ｘから見た場合の円盤形状における中央領域以降から半径方向に形成された複数の羽根２５ｃを有し、複数の羽根２５ｃが吐出口２３と略同じ高さになるように配置された羽根車２５と、羽根車２５の中央領域に配置され、吸入口２２から吸入された液体を吐出口２３に案内する案内部となる貫通孔１８−１ｃを有する軸受１８−１と、リング形状の磁石部２０１とを備えた。軸受１８−１は少なくとも円筒部１８−１ａが磁性材を含有する材料で形成されている。磁石２０１は制御装置２０２で磁力を制御され、軸受１８−１を反Ｘ方向に吸引する。
【選択図】図２

Description

この発明は、液体を搬送するポンプおよびポンプを備えたヒートポンプ装置に関するものである。

図１５は、ヒートポンプ装置に使用される従来（特許文献１の図２）のポンプの断面図である。このポンプは、ステータ部１７と、ロータ部２１と、ポンプ部２６と、軸２７とを備える。軸２７の下端部は下ケーシング１５に、上端部は上ケーシング２４の軸支持部にそれぞれ自在に回転しないように拘束固定されていて、その周囲をロータ部２１が自在に回転する。ロータ部２１は、外周側に磁石部２０、内周側に軸受１８を具備し、磁石部２０と軸受１８は熱可塑性樹脂などの結合部材１９により一体に成形されている。この結合部材１９は羽根プレート下２５ｂも同時に形成している。さらに羽根プレート上２５ａと羽根プレート下２５ｂの間に、中心から放射状に複数の円弧状やインボリュート曲線状に形成した羽根２５ｃを挟み込むことにより羽根車２５を形成させている。羽根車２５が回転することにより、液体に遠心力を作用させて液体が吸入口２２から吐出口２３へ圧送される。

軸支持部３５は逆円錐状の複数の脚形状を成し、軸２７の位置及びスラスト力を受けるスラストワッシャー２８の位置を保持する機能を有し、羽根プレート上２５ａの吸込穴３６の中に嵌め入れている。

ステータ部１７は電磁鋼板を積層して形成される鉄心１０と、この鉄心１０のスロット（図示せず）にインシュレータ１２（絶縁部材）を介して巻回される巻線１１と、リード線１４を接続した回路基板１３と、略釜形状の下ケーシング１５とを備える。回路基板１３は、ステータ部１７の反ポンプ部側付近に配置される。略釜形状の下ケーシング１５の凹部に、ロータ部２１が収まる。また、下ケーシング１５の凹部の中心部に、軸が嵌る軸孔１５ａを形成させている。

特開２００８−２１５７３８号公報

（羽根有効長）
従来のヒートポンプ装置に使われるポンプ（特許文献１）では、軸支持部３５は逆円錐状を成した複数の脚状をなしている。そして、この軸支持部３５は、軸２７及びスラスト力を受けるスラストワッシャー２８の位置を保持するため、羽根プレート上２５ａの吸込穴３６の中に嵌め入れている。すなわち、羽根車２５の中央には吸入口２２とほぼ同等の径の吸込穴３６があけられている。そのため、その部分（吸込穴３６）の容積がポンプの液体圧送に対して無効となる。つまり吸込穴３６をあけたぶんだけ羽根２５ｃの有効長さが短くなるため、ポンプ効率向上の妨げとなるという課題があった。

（推力）
また羽根プレート上２５ａの吸込穴３６は、吸入口２２とほぼ同等の径であるため（吸込穴３６と吸入口２２との内径同士が略同じ）、羽根プレート下２５ｂより羽根プレート上２５ａ側の表面の面積が小さくなり、羽根車２５の上下に圧力差が生じ、推力が働く。そのため、この推力によるスラスト軸受の摺動による摩擦損失や、スラスト軸受の磨耗が大きく、ポンプ効率が低い、ポンプ寿命が短い、という課題があった。

（還流）
また羽根プレート上２５ａと上ケーシング２４との間に隙間があるため、羽根車２５によって外周方向に圧送された液体の一部が吐出口２３に向かわず吸入口２２へ還流して、ポンプ効率の低下を招くという課題があった。

この発明は、羽根有効長さを吸入口内径側に延長し、またスラスト軸受の摩擦損失を減らし、さらに吸入口への液体の還流を防止して、高効率で高寿命なポンプ及びヒートポンプ装置を提供することを目的とする。

この発明のポンプは、
液体を吸入する吸入口と、吸入された液体を吐出する吐出口とを備え、液体の吸入方向と吐出方向とが略直交するポンプにおいて、
前記吸入口の下方において、長手方向が前記吸入方向と略同じ方向になるように配置された軸と、
前記軸を中心に回転する円盤形状の羽根車であって、前記吸入方向から見た場合の前記円盤形状における中央の領域である中央領域以降から半径方向に放射状に形成された複数の羽根を有し、前記軸の方向を高さ方向とした場合に前記複数の羽根が前記吐出口と略同じ高さになるように配置され、前記軸を中心に回転することによって前記吸入口から液体を吸入して前記吐出口から吐出する羽根車と、
前記軸を受ける軸受であって、前記羽根車の前記中央領域に配置され、前記吸入口から吸入された液体を前記吐出口に案内する案内部を有すると共に、少なくとも一部が磁性材を含有する材料で形成された軸受と、
前記軸受よりも前記吸入口側となる上方で、前記吸入口の外周の領域に配置され、磁性材を含有する材料で形成された前記軸受を磁力によって前記上方に吸引する磁石部と
を備えたことを特徴とする。

この発明により、磁気吸引力によって軸受けを吸引するので、吸入から吐出への還流を防止することができる。

実施の形態１におけるポンプ１１０の使用態様を示す図。 実施の形態１におけるポンプ１１０の断面図。 実施の形態１における羽根車を説明するための図。 実施の形態１における吸入口２２のＸ方向矢視。 実施の形態１における軸受１８−１の斜視図。 実施の形態１における軸受１８−１の平面図と正面図。 実施の形態１における軸受１８−１の平面図。 実施の形態１における軸受１８−１のＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面。 実施の形態２におけるポンプ１２０の断面図。 実施の形態２における軸受１８−２の斜視図。 実施の形態２における軸受１８−２の平面図。 実施の形態３におけるポンプ１３０の断面図。 実施の形態３における上側軸受１８−３ａの斜視図。 実施の形態３における上側軸受１８−３ａの平面図、断面図。 従来技術を示す図。

実施の形態１．
図１〜図８を参照して実施の形態１のポンプ１１０を説明する。
図１は、実施の形態１のポンプ１１０の使用態様を示す図である。図１に示すように、
ポンプ１１０は例えばヒートポンプ装置に使用される。
図２は、ポンプ１１０の断面図（縦断面図）である。
図３は羽根車２５を説明するための図である。図３の（ａ）は、図２のＸ方向（液体の吸入方向）から見た場合の羽根車２５の羽根２５ｃの概要を示すための図である。図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のＡ−Ａ断面である。
図４は、図２のＸ方向から見た場合の上ケーシングの軸孔２４ａの構成例を示す図である。図４では上ケーシングの軸孔２４ａは、４本の脚を持つ脚（２４ａ−１）を持つ形状としているが一例である。軸２７が嵌り、かつ、吸入される液体に対して大きな抵抗とならない形状であればよい。
図５はポンプ１１０の軸受（１８−１）の斜視図である。
図６は、軸受（１８−１）の平面図（Ｘ方向矢視相当）、正面図である
図７は、図６の平面図（図６の（ａ））に、破線で貫通孔（１８−１ｃ）を示した図である。
図８は、図６の（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面を示す。

（ヒートポンプ装置１００）
図１に示すように、ヒートポンプ装置１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１、熱交換器３ａ，３ｂ等で構成される。ヒートポンプ装置１００は、冷媒９が流れる冷媒回路５を有する。例えば、熱交換器３ａは放熱器であり、熱交換器３ａ、熱交換器３ａによって加熱された温水を利用する熱利用機器１０１及びポンプ１１０が配管で接続されて、液体８が流れる液体回路４が構成される。熱利用機器１０１の例としては、液体を貯めておくタンクや、床暖房パネルなどの外部発熱体がある。

（ポンプ１１０の構成）
ポンプ１１０は、軸２７及び上側の軸受（１８−１）がロータ部２１と一体となって回転する構成である。

図２を用いてポンプ１１０の構成を説明する。ポンプ１１０は、ステータ部１７、ロータ部２１、ポンプ部２６、軸２７、及び吸入口２２の外周部に配置された磁石である吸入側磁石部２０１（磁石部）を備える。軸２７は固定（回転が拘束）されている。軸２７を中心に、ロータ部２１が回転する。

（吸入側磁石部２０１）
上ケーシング２４の吸入口２２の外周部に、軸受（１８−１）を吸引させるための吸入側磁石部２０１を配置させる。軸受（１８−１）は、少なくとも一部が磁性材料で形成される。すなわち、軸受（１８−１）は、全体が磁性材料で形成されてもよいし、一部が磁性材料で形成されてもよく、例えば円筒部（１８−１ａ）のみが磁性材料で形成されてもよい。吸入側磁石部２０１は、形状が軸受（１８−１）の円筒部（１８−１ａ）を吸引可能であればどのような形状でも構わない。円筒部（１８−１ａ）は円筒状であるので、円筒部（１８−１ａ）の端面で均一に吸引させるには、吸入側磁石部２０１も円筒形状（例えば、板厚の厚いワッシャ形状）で、かつ、端面の各位相毎に磁束が均一に着磁したものが理想的である。吸入側磁石部２０１は、永久磁石でもよいし電磁石でもよい。図２は、吸入側磁石部２０１が電磁石の場合を示した。電磁石の場合、吸入側磁石部２０１は、図２の制御装置２０２によって、羽根車２５の回転数に応じて磁力が制御される。制御装置２０２は、回路基板１３に組み込まれたホール素子２０３によって検出されるマグネットの磁気から、羽根車２５の回転数を演算する。この制御は、詳細は実施の形態１の最後で後述する。吸入側磁石部２０１が電磁石の場合は、円筒状鉄心の外周にソレノイドコイルを構成させることで、端面部の磁束が均一なものが得られる。以下では、吸入側磁石部２０１は電磁石とする。

（ステータ部１７）
（１）ステータ部１７の構成を説明する。ステータ部１７は、複数の所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を積層して形成される略ドーナッツ形状の鉄心１０と、この鉄心１０のスロット（図示せず）にインシュレータ（絶縁部材）１２を介して巻回される巻線１１と、リード線１４を接続した回路基板１３と、略釜形状の下ケーシング１５とを備える。回路基板１３は、ステータ部１７の一方の軸方向端部（反ポンプ部２６側）付近に配置される。（２）ステータ部１７は、巻線１１を巻いた鉄心１０と回路基板１３とをモールド樹脂１６を用いて一体成形され、ステータ部１７の外郭はモールド樹脂１６にて形成されている。（３）ステータ部１７と、ロータ部２１とで、例えば、ブラシレスＤＣモータを構成する。

（ロータ部２１）
ロータ部２１は、軸受（１８−１）、結合部材１９、磁石部２０からなる。中心部に軸受（１８−１）が配置され、軸受（１８−１）の外側に樹脂製の結合部材１９が配置され、結合部材１９の外側に結合部材１９で軸受（１８−１）と結合された磁石部２０が配置される。

（ポンプ部２６）
ポンプ部２６は、吸入口２２、吐出口２３を有する上ケーシング２４と、羽根車２５とを備える。液体回路４は、吸入口２２と吐出口２３とに接続される。

略釜形状の下ケーシング１５の凹部に、ロータ部２１が収まる。また、下ケーシング１５の凹部の中心部に、軸２７が嵌る軸孔１５ａを形成されている。尚、軸２７は回転しないように、軸孔１５ａに挿入している。そのために、軸孔１５ａに挿入する軸２７の円形の一部を切り欠いている。

下ケーシング１５に固定された軸２７に、ロータ部２１の軸受（１８−１）を挿入し、更にその上部にスラストワッシャー２８を設置し、スラストワッシャー２８と軸受（１８−１）の端面（１８−１ｄ）は接触してスラスト軸受を形成する。そしてスラストワッシャー２８を貫通した軸２７のポンプ部２６側端部を、上ケーシング軸孔２４ａに挿入して上下ケーシングで囲われたポンプ部２６を構成する。羽根車２５を固定したロータ部２１は、軸２７の周囲に回転自在に配置される。

下ケーシング１５と上ケーシング２４とで囲まれる空間は液体回路４の液体で満たされる。そのため、ロータ部２１、羽根車２５、軸２７、スラストワッシャー２８はポンプ１１０を流れる液体に触れる構造となっている。ポンプ１１０は、ポンプ１１０内部を流れる液体がブラシレスＤＣモータのロータ部２１に接するキャンド方式である。

軸受（１８−１）は、羽根車２５の中心部（中心領域２５ｄ）を貫通し、羽根プレート上２５ａより吸入口２２側に突出した形状を成す。
軸受（１８−１）は、この突出した部分である円筒部（１８−１ａ）の外径は吸入口２２の内径と同等か、やや大きい径で、軸支持部より大きな径とする。円筒部（１８−１ａ）の上部の端面（１８−１ｄ）には、接触摺動させるスラストワッシャー２８を配置し、スラスト軸受を形成させる。スラストワッシャー２８は上ケーシング２４に回転方向に拘束した状態で軸受（１８−１）の端面（１８−１ｄ）に接触させている。このようにスラスト軸受を形成させることで、液体の吸入口２２への還流を防止する。更に軸受（１８−１）に軸直角方向に吸入口２２から羽根車２５を経由して吐出口２３に液体が流れる流路（案内部）を設ける。この流路は、例えば複数の貫通孔（１８−１ｃ）を羽根車２５の高さ位置に合わせて形成させている。
また、軸受（１８−１）の円筒部（１８−１ａ）の側面と、羽根プレート上２５ａの吸込穴３６の淵（破線で示す図２の範囲３７）とを摺接させることで、軸受（１８−１）に設けた貫通孔（１８−１ｃ）が羽根車２５の流路と連続した流路を成し、羽根２５ｃの有効長さを吸入口２２の内径側に延長することが可能となる。

上述のように、更にこの内径に流路を設けたスラスト軸受を磁性材を含む材料で形成し、その上部の上ケーシングの吸入口外径部に磁石を設けて軸受けを吸引させることで、軸受、スラストワッシャー、上ケーシングとの密着が確実に確保される。

また、従来は、羽根車２５の中央部の空洞部分には上ケーシング２４の軸支持部３５が入り込んでおり、羽根２５ｃの有効長さが短くなっていた。これに対してロータ部２１とともに回転する軸受（１８−１）に軸直角方向に流路となる貫通孔（１８−１ｃ）を設けたので、この流路が実質的に羽根２５ｃと同様に作用するので、内径側に羽根２５ｃを延長したのと同じ効果（シュラウドの効果）がある。

図面を参照して、ポンプ１１０の構成をさらに詳しく説明する。図２に示すように、ポンプ１１０は、液体を吸入する吸入口２２と、吸入された液体を吐出する吐出口２３とを備える。ポンプ１１０では、液体の吸入方向Ｘと吐出方向Ｙとが略直交する。ポンプ１１０は、軸２７、羽根車２５、軸受（１８−１）を備えている。軸２７は、吸入口２２の下方において、長手方向が吸入方向Ｘと略同じ方向になるように配置される。羽根車２５は、軸２７を中心に回転する円盤形状である。図３の（ａ）に示すように、羽根車２５は、吸入方向Ｘから見た場合の円盤形状における中央の領域である中央領域２５ｄ以降から半径方向に放射状に形成された複数の羽根２５ｃを有する。

図２に示すように、羽根車２５は、軸２７の方向を高さ方向とした場合に複数の羽根２５ｃが吐出口２３と略同じ高さになるように配置される。ポンプ１１０は、軸２７を中心に羽根車２５と一体となったロータ部２１が回転することによって吸入口２２から液体を吸入して吐出口２３から吐出する。軸受（１８−１）は、軸２７を受ける。軸受（１８−１）は、羽根車２５の中央領域２５ｄに配置される案内部（流路）を有する。軸受（１８−１）では、案内部は貫通孔（１８９−１ｃ）である。貫通孔（１８−１ｃ）は、吸入口２２から吸入された液体を吐出口２３に案内する。貫通孔（１８−１ｃ）は、図５、図７、図８等に示すように、例えば、８個形成されているが、個数に制限はなくいくつでもよく、流路断面形状は任意でよく、また、内径から外径に向かって面積が大きくなっても構わない。

（シール性能）
また羽根車２５は、図２に示すように、羽根プレート上２５ａ、羽根プレート下２５ｂ及び複数の羽根２５ｃとから構成される。羽根プレート上２５ａは、円盤形状である羽根車２５の上側を構成し、中央部に吸入口２２から吸入される液体が吸い込まれる円形の開口である吸込穴３６（図３の（ａ））が形成されている。羽根プレート下２５ｂは、円盤形状の下側を構成し、羽根プレート上２５ａに対向して配置される。複数の羽根２５ｃは、羽根プレート上２５ａと羽根プレート下２５ｂとの間に形成されてもよいし、また、羽根２５ｃは羽根プレート上２５ａ又は羽根プレート下２５ｂと一体に形成しても構わない。
軸受（１８−１）は、図５に示すように、中空の円筒部（１８−１ａ）と、円筒部（１８−１ａ）の下側に引き続いて形成される中空厚肉の厚肉円筒部（１８−１ｂ）（案内部の一例）を備える。円筒部（１８−１ａ）は、図２に示すように、羽根プレート上２５ａの吸込穴３６に嵌り、かつ、側面が吸込穴３６の周縁に密着（図２の範囲３７）する。密着させる手段としては、例えば、溶着等を用いることができる。厚肉円筒部（１８−１ｂ）は、円筒部（１８−１ａ）の肉厚よりも厚い肉厚であり、軸２７に対して略直角方向にその肉厚部分に複数の貫通孔（１８−１ｃ）が形成されている。
ポンプ１１０では、円筒部（１８−１ａ）の側面が吸込穴３６の周縁に摺接（図２の範囲３７）するので、還流を防止できる。

（スラスト軸受）
図２に示すように、ポンプ１１０は、吸入口２２が形成された上ケーシング２４と、上ケーシング２４によって軸２７まわりの回転を拘束されて支持されるスラストワッシャー２８とを備えている。軸受（１８−１）は、円筒部（１８−１ａ）の上側の端面（１８−１ｄ）と、スラストワッシャー２８と、スラストワッシャー２８を支持する上ケーシングの支持部２４ｂとによって、スラスト軸受を構成する。

本実施の形態１の軸受（１８−１）は、１つの部品（図５参照）で、ラジアル方向とスラスト方向双方の軸受機能を併せ持つため、ラジアル、スラストを別々の軸受で受け持つ場合に比べて、寸法精度が高いという効果も有する。

（材料）
（１）実施の形態１で用いられる材料は、例えば上ケーシング２４は、変性ポリフェニレンエーテル（以下ｍ−ＰＰＥ）やポリフェニレンスルファイド（以下ＰＰＳ）、シンジオタクチックポリスチレン （以下ＳＰＳ）などの耐熱水性、耐薬品性の熱可塑性樹脂で構成される。
（２）結合部材１９、羽根車２５（羽根プレート上２５ａ、羽根プレート下２５ｂ、羽根２５ｃ）もｍ−ＰＰＥ、ＰＰＳ、ＳＰＳ等の樹脂で構成される。
（３）下ケーシング１５はｍ−ＰＰＥ、ＰＰＳ、ＳＰＳ等の樹脂の他に、アルミ、ステンレス、銅などの金属を用いても良い。
（４）軸２７は、ステンレス、セラミックなどで構成される。（５）磁石部２０はフェライト系、ネオジウム系、サマリウム鉄窒素系等から選ばれる１種または複数を混合した磁粉とポリアミドやＰＰＳなどのバインダー樹脂と混合したプラスチック磁石部で構成される。
（６）軸受（１８−１）は、カーボンファイバーやフッソ樹脂を含有したＰＰＳなど摺動性、耐摩耗性に優れる熱可塑性樹脂にフェライト系、ネオジウム系、サマリウム鉄窒素系等から選ばれる１種または複数を混合した磁粉を混合させた材料で構成されている。
（７）なお結合部材１９（羽根プレート下２５ｂを含む）は軸受（１８−１）を同一材料で一体に成形しても良く、その場合は形状自由度の高い樹脂でかつ摺動性に優れるカーボンファイバーやフッソ樹脂を含有したＰＰＳで成形するのが好ましい。
（８）スラストワッシャー２８はセラミックやステンレスで構成されるが、カーボンファイバーやフッソ樹脂を含有したＰＰＳで構成しても良い。
（９）なお互いに接触摺動する軸受を構成する部位は同種材料ではなく、異種材料とした方がカジリ等が発生し難く好ましい。

（制御装置２０２による吸入側磁石部２０１の制御）
図２に示すように、上ケーシング２４の吸入口２２の外周部には磁性材料を含有する材料で形成された軸受（１８−１）を吸引させる吸入側磁石部２０１（電磁石）を配置した。制御装置２０２は、羽根車２５の回転数に応じて、吸入側磁石部２０１の磁力の強さを制御する。前述のように、制御装置２０２は、ホール素子２０３の検出値に基づき羽根車２５の回転数を演算する。
（１）例えば、制御装置２０２は、ポンプ起動時には吸入側磁石部２０１の磁力をゼロとしておいてポンプの始動性に影響を与えないようにし、徐々に磁力を強めていく。
（２）また、制御装置２０２は、羽根車２５の回転数上昇により吸入と吐出との圧力差が増大し、スラスト推力が増えた場合には、吸入側磁石部２０１のコイルへ与える電気量（電圧・電流）を可変させて磁力を調整し、スラスト損失が増加しないように制御してもよい。
（３）あるいは、制御装置２０２は、羽根車２５が回転を開始すると磁力をゼロから次第に増大させ、羽根車２５が所定の回転数を超えた場合には、磁力を減少させるようにしてもよい。

実施の形態１のポンプ１１０は、以上のような構成にしたため、スラスト軸受の摩擦損失を減らし、羽根有効長さを吸入口２２の内径側に延長すると共に吸入口２２への液体の還流を防止して高効率で高寿命なポンプ及びヒートポンプ装置の提供が可能となる。

以上のように、羽根車２５の中央領域に吸入口２２から羽根車２５の外周側に流路を形成する軸受（１８−１）を磁性材料を含む材料で形成した。そして、軸受（１８−１）を、上ケーシング２４の吸入口２２の外周部に設置した吸入側磁石部２０１で吸引し、スラスト軸受を密接させる。これによって吸入から吐出への還流を防ぐことができる。吸入側磁石部２０１を電磁石とすることで、ポンプ始動時には磁力をゼロとし、磁気吸引力によりスラスト軸受の摩擦損失増加を防止することができる。また吸入側磁石部２０１（電磁石）の磁力がない時には、重力によりロータ部２１、羽根車２５は下方に下がっており、スラスト軸受は密着していない。しかし、羽根車２５の回転数上昇とともに、吸入される流体と吐出される流体との圧力差が増え、羽根車２５を軸方向上に押し上げる推力が増大しスラスト軸受が密着する。この状態で吸入側磁石部２０１と軸受（１８−１）に磁気吸引力が働くと摩擦損失が増大する。このため、高回転時には磁力を弱めるなど羽根車２５の回転数に応じた磁力制御を行う。理想的には、
「（重力）＝（吸入〜吐出の圧力差による推力）十磁気吸引力」
となるように、制御装置２０２は、吸入側磁石部２０１へ与える電力（電流、電圧）を制御することが好ましい。

実施の形態２．
実施の形態２は、軸受の構造が実施の形態１と異なる。実施の形態２の軸受（１８−２）は、実施の形態１の軸受（１８−１）に対して、流路となる複数の貫通孔を、複数の羽根（１８ｃ−２）とした構成である。それ以外は、実施の形態１と同様である。従って軸２７及び軸受（１８−２）は、実施の形態１と同様に、ロータ部２１と一体となって回転する。

図９〜図１０を参照して実施の形態２のポンプ１２０を説明する。
図９は、実施の形態２のポンプ１２０の断面図である。
図１０は、軸受（１８−２）の斜視図である。軸受（１８−２）は、吸入口２２から吸入された液体を吐出口２３に案内する案内部として、複数の羽根（１８ｃ−２）を備えている。
図１１は、軸受（１８−２）の平面図（Ｘ方向矢視）である。

図９に示すように、ポンプ１２０も、吸入側磁石部２０１、制御装置２０２、ホール素子２０３を有する点は実施の形態１と同じである。また図１０の説明で後述する軸受（１８−２）は、実施の形態１の（１８−１）と同様に少なくとも一部が磁性材料を含む材料で形成されている。例えば、図１０に示すように、軸受（１８−２）の、羽根（１８ｃ−２）を含む上側部分（１８−２−１）のみを磁性材料を含む材料で形成してもよいし、上側部分（１８−２−１）と下側部分（１８−１−２）との、軸受（１８−２）の全体を磁性材料を含む材料で形成してもよいし。また、制御装置２０２が吸入側磁石部２０１に対して行う制御は、実施の形態１と同じである。

図１０に示すように、軸受（１８−２）の一部に、軸直角方向に吸入口２２から羽根車２５を経由して吐出口２３に液体が流れる流路を、複数の羽根（１８ｃ−２）によって形成することによっても、実施の形態１の軸受（１８−１）と同等の効果を奏する。この場合、羽根（１８ｃ−２）は、羽根車２５の羽根２５ｃの形状に対応する形状としてもよい。すなわち、羽根（１８ｃ−２）は、羽根２５ｃが円弧やインボリュート曲線といった場合、同一の成型規則（同じ曲率半径あるいはインボリュート曲線で形成）で形成してもよい。軸受（１８−２）に設ける羽根（１８−２ｄ）の枚数は、羽根車２５の羽根２５ｃと同数か、それよりも多くても少なくても構わない。その他の構成は実施の形態１と同等である。

実施の形態３．
実施の形態３のポンプ１３０を説明する。実施の形態３のポンプ１３０は、実施の形態２の軸受軸受（１８−２）を、上側と下側とに２分割した場合を説明する。なお、ポンプ１３０では軸２７及び上側軸受（１８−３ａ）がロータ部２１と一体となって回転する。

図１２〜図１４を参照して、実施の形態３のポンプ１３０を説明する。

図１２は、実施の形態３のポンプ１３０の断面図である。図１２、図１３に示すように、ポンプ１３０では、軸受は、上側軸受（１８−３ａ）と下側軸受（１８−３ｂ）との、上下２分割の構成である。上側軸受（１８−３ａ）は、吸入口２２側で軸２７の一方の端部を受けると共に案内部である複数の羽根（１８ｃ−３）（図１３）を有する。下側軸受（１８−３ｂ）は、吸入口２２の反対側で、軸２７の他方の端部を受ける。

図１２に示すように、ポンプ１３０が、吸入側磁石部２０１、制御装置２０２、ホール素子２０３を有する点は実施の形態１と同じである。また上記のように、ポンプ１３０では、軸受は上下２分割の構成である。ポンプ１３０では、図１３に示す上側軸受（１８−２）が磁性材料を含む材料で形成されている。また、実施の形態３においても、制御装置２０２が吸入側磁石部２０１に対して行う制御は、実施の形態１と同じである。

図１３は、上側軸受（１８−３ａ）の斜視図である。上側軸受（１８−３ａ）は、案内部である複数の羽根（１８ｃ−３）を有する。
図１４は正面図（図１のＸ方向矢視）およびＤ−Ｄ断面図である。

（ロータ部２１）
図１２に示すように、磁石部２０と軸２７とは結合部材１９で一体に成形される。また、結合部材１９は、羽根プレート下２５ｂを兼ねている。これら（磁石部２０、軸２７、結合部材１９）は、回転方向にも軸方向にも拘束固着し一体化されている。羽根プレート下２５ｂに、羽根２５ｃと羽根プレート上２５ａとが溶着などにより固着され一体となっている。このように、磁石部２０、結合部材１９、軸２７、上側軸受（１８−３ａ）等は、ロータを形成する。

図１２に示すように、下ケーシング１５の軸穴１５ａには、下側軸受（１８−３ｂ）が回転方向に拘束された状態で嵌入される。下側軸受（１８−３ｂ）には、ロータ部２１と一体となった軸２７の下端部が回転自在の状態で挿入される。軸２７の上端部には、上側軸受（１８−３ａ）が軸２７に対して回転方向に拘束された状態で挿入される。すなわち、上側軸受（１８−３ａ）とロータ部２１とは一体に回転する。

（上側軸受（１８−３ａ））
図１３、図１４に示すように、上側軸受（１８−３ａ）の上部は三角錐形状を成し、吸入口２２の径の外側（下側）でスラストワッシャー２８とスラストおよびラジアル方向で接触摺動する。図１３では上側軸受（１８−３ａ）へのスラストワッシャー２８の取付状態を示している。スラストワッシャー２８は回転方向に拘束された状態で上ケーシング２４の吸入口２２に設置されている。スラストワッシャー２８を回転方向に拘束する方法は、例えば、図１３のように外周の一部をカットして切り欠き部２８−１を設け、上ケーシング２４の対向位置も同形状（スラストワッシャー２８の切り欠き部２８−１に対向する部分を同形状で凸）とする。上側軸受（１８−３ａ）の上部には図１３に示すように、羽根（１８ｃ−３）を設け、横断面形状（図１４の（ａ）に示す羽根（１８ｃ−３）の形状じ同じ）を羽根車２５の羽根２５ｃと近似した形状（略同一の形状）とし、枚数、位相も近似（略同一）させ、羽根（１８ｃ−３）（案内部）によって流路を形成する。その他の構成は実施の形態１と同等である。

実施の形態３の構成によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

以上の実施の形態１〜３で説明したポンプ１１０〜１４０は、ヒートポンプ装置１００内の液体を搬送、循環させる時に使用するポンプ２の例を示したが、家庭用ポンプなどにも利用可能である。

１ 圧縮機、３ａ，３ｂ 熱交換器、４ 液体回路、５ 冷媒回路、８ 液体、９ 冷媒、１０ 鉄心、１１ 巻線、１２ インシュレータ（絶縁部材）、１３ 回路基板、１４ リード線、１５ 下ケーシング、１５ａ 下ケーシング軸孔、１６ モールド樹脂、１７ ステータ部、１８−１，１８−２ 軸受、１８−３ａ，１８−４ａ 上側軸受、１８−３ｂ，１８−４ｂ 下側軸受、１８−１ａ 円筒部、１８−１ｂ 厚肉円筒部、１８−１ｃ 貫通孔、１８−１ｄ 端面、１８ｃ−２，１８ｃ−３，１８ｃ−４ 羽根、１９ 結合部材、２０ 磁石部、２１ ロータ部、２２ 吸入口、２３ 吐出口、２４ 上ケーシング、２４ａ 軸孔、２４ａ−１ 脚、２４ｂ 支持部、２５ 羽根車、２５ａ 羽根プレート上、２５ｂ 羽根プレート下、２５ｃ 羽根、２５ｄ 中央領域、２６ ポンプ部、２７ 軸、２８ スラストワッシャー、３０ 流路、３５ 軸支持部、３６ 吸込穴、３７ 範囲、１００ ヒートポンプ装置、１０１ 熱利用機器、１１０，１２０，１３０，１４０ ポンプ、２０１ 吸入側磁石部、２０２ 制御装置、２０３ ホール素子。

Claims (13)

1. 液体を吸入する吸入口と、吸入された液体を吐出する吐出口とを備え、液体の吸入方向と吐出方向とが略直交するポンプにおいて、
   前記吸入口の下方において、長手方向が前記吸入方向と略同じ方向になるように配置された軸と、
   前記軸を中心に回転する円盤形状の羽根車であって、前記吸入方向から見た場合の前記円盤形状における中央の領域である中央領域以降から半径方向に放射状に形成された複数の羽根を有し、前記軸の方向を高さ方向とした場合に前記複数の羽根が前記吐出口と略同じ高さになるように配置され、前記軸を中心に回転することによって前記吸入口から液体を吸入して前記吐出口から吐出する羽根車と、
   前記軸を受ける軸受であって、前記羽根車の前記中央領域に配置され、前記吸入口から吸入された液体を前記吐出口に案内する案内部を有すると共に、少なくとも一部が磁性材を含有する材料で形成された軸受と、
   前記軸受よりも前記吸入口側となる上方で、前記吸入口の外周の領域に配置され、磁性材を含有する材料で形成された前記軸受を磁力によって前記上方に吸引する磁石部と
   を備えたことを特徴とするポンプ。
2. 前記軸受は、
   前記吸入口側となる上方側が、少なくとも磁性材を含有する材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
3. 前記磁石部は、
   電力の供給によって磁力を発生する電磁石であることを特徴とする請求項２記載のポンプ。
4. 前記磁石部は、
   制御装置による制御によって、前記羽根車の回転数に応じて磁力の強さが制御されることを特徴とする請求項３記載のポンプ。
5. 前記磁石部は、
   前記制御装置による制御によって、前記羽根車が回転を開始すると磁力がゼロから次第に増大することを特徴とする請求項４記載のポンプ。
6. 前記磁石部は、
   前記制御装置による制御によって、前記羽根車が回転を開始すると磁力がゼロから次第に増大すると共に所定の回転数を超えた場合には、磁力が減少することを特徴とする請求項５記載のポンプ。
7. 前記羽根車は、
   前記円盤形状の上側を構成し、中央部に前記吸入口から吸入される液体が吸い込まれる円形の開口である吸込穴が形成された上側羽根プレートと、
   前記円盤形状の下側を構成し、前記上側羽根プレートに対向して配置される下側羽根プレートと
   を備えると共に、
   前記複数の羽根は、前記上側羽根プレートと前記下側羽根プレートとの間に形成され、
   前記軸受は、
   前記上側羽根プレートの前記吸込穴に嵌り、かつ、側面が前記吸込穴の周縁に密着する中空の円筒部を有すると共に、前記羽根車と一体に回転することを特徴とする請求項１記載のポンプ。
8. 前記軸受は、
   前記案内部として、前記円筒部の下側に引き続いて形成されると共に前記円筒部の肉厚よりも厚い肉厚の厚肉円筒部であって、前記軸に対して略直角方向に前記肉厚に複数の貫通孔が形成された厚肉円筒部を備えたことを特徴とする請求項７記載のポンプ。
9. 前記軸受は、
   前記案内部として、複数の羽根を備えたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
10. 前記軸受は、
    前記複数の羽根の形状が、前記羽根車の前記羽根の形状に対応した形状であることを特徴とする請求項９記載のポンプ。
11. 前記軸受は、
    前記吸入口側で前記軸の一方の端部を受けると共に前記案内部を有する上側軸受と、
    前記吸入口の反対側で前記軸の他方の端部を受ける下側軸受と
    を備え、
    前記上側軸受は、
    磁性材で形成されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のポンプ。
12. 前記ポンプは、
    前記吸入口が形成された上側ケーシングと、
    前記上側ケーシングによって前記軸まわりの回転を拘束されて支持されるスラストワッシャーと
    を備え、
    前記軸受は、
    前記円筒部の上側の端面と、前記スラストワッシャーと、前記スラストワッシャーを支持する前記上側ケーシングの支持部とによって、スラスト軸受を構成することを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載のポンプ。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のポンプを備えたヒートポンプ装置。

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